KR20030000002A - 간접분사 방식 디젤 엔진의 예연소실 가변화장치 - Google Patents
간접분사 방식 디젤 엔진의 예연소실 가변화장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 목적은 기존의 예연소실과 연결되어 압축비를 조절할 수 있도록 가변예연소실을 설치하므로써 압축비와 연료/공기 혼합비 조정을 가능케하여 저속에서의 매연발생을 크게 감소시키고 고속에서 연비를 향상할 수 있는 간접 분사 방식 디젤 엔진의 예연소실 가변화 장치를 제공하는 데 있다.
이를 위해 본 발명은 실린더 헤드에 설치되는 예연소실과, 그 예연소실내에 연료를 분사하는 분사노즐을 포함하는 간접 분사 방식의 디젤 엔진에 있어서,
상기 예연소실과는 별도로 그 예연소실에 연통하게 설치되는 가변예연소실 과;
그 가변예연소실의 체적을 변화시키도록 작동하는 솔레노이드 기구와;
엔진의 운전 조건에 따라 상기 솔레노이드 기구에 전원 공급을 개폐하여 상기 가변예연소실의 체적을 축소 또는 확대하도록 제어하는 전자제어장치(ECU)로 구성되어 있다.
Description
본 발명은 간접 분사 방식 디젤 엔진의 예연소실 가변화 장치에 관한 것이다.
압축비가 높고 디젤유를 연료로 사용하는 디젤엔진은 연료를 실린더의 연소실내에 직접 분사하는 직접 분사 방식과 실린더 헤드의 연소실에 연통하는 예연소실을 두고 예연소실내에 연료를 분사하는 간접 분사 방식이 있다.
직접 분사 방식의 엔진(DI엔진)의 경우 가격은 비싸나 연소제어 방식의 다양한 제어가 가능하고, 간접 분사 방식의 엔진(IDI엔진)의 경우 저렴한 가격으로 충분한 내구성을 가진 엔진을 개발할 수 있어 가격면에서는 직접 분사 방식의 엔진보다 유리하다.
그러나 도 3에 도시하는 것과 같이 간접 분사 방식의 엔진(20)의 경우 예연소실(21)의 체적이 향상 동일하기 때문에 공회전 운전(Idle구동)상태일때나 또는 전부하(full-load)운전 상태이거나 항상 동일한 압축비를 가지고 있기 때문에 엔진의 전운전 영역에 있어서의 최적 연소를 위해서는 분사 공급되는 연료량의 조정 및 연료분사 시기의 조정만으로 대응하여야 하므로써 배기가스 배출량을 줄일 수 있는 연소제어방식이 제한적이어서 배출가스의 규제 강화 정책으로 인해 값싼 엔진이라는 장점에도 불구하고 거의 사양화되어가고 있는 실정이다.
이와같은 이유는 공회전에서 전부하 운전 영역에 걸쳐 동일한 압축비를 가진 상태에서 연료량 변화만을 이용하여 최적 연소를 실현하려다 보니 저속에서는 스모크(smoke, 매연)가 대량으로 발생하게 되고, 고속에서는 연비가 저하되는 현상을 방지할 수 없기 때문에 가격이 훨씬 비싼 직접 분사 엔진에 밀리게 된 것이다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 기존의 예연소실과 연결되어 압축비를 조절할 수 있도록 가변예연소실을 설치하므로써 압축비와 연료/공기 혼합비 조정을 가능케하여 저속에서의 매연발생을 크게 감소시키고 고속에서 연비를 향상할 수 있는 간접 분사 방식 디젤 엔진의 예연소실 가변화 장치를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 실린더 헤드에 설치되는 예연소실과, 그 예연소실내에 연료를 분사하는 분사노즐을 포함하는 간접 분사 방식의 디젤 엔진에 있어서,
상기 예연소실과는 별도로 그 예연소실에 연통하게 설치되는 가변예연소실 과;
그 가변예연소실의 체적을 변화시키도록 작동하는 솔레노이드 기구와;
엔진의 운전 조건에 따라 상기 솔레노이드 기구에 전원 공급을 개폐하여 상기 가변예연소실의 체적을 축소 또는 확대하도록 제어하는 전자제어장치(ECU);를 포함하여 구성되어 있다.
도 1은 본 발명에 의한 간접 분사 방식 디젤 엔진의 예연소실 가변화 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제어로직을 타나내는 블록도이다.
도 3은 종래 간접 분사 방식의 디젤엔진을 나타낸 도면이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 실린더헤드 2 : 실린더블록
3 : 피스톤 4 : 예연소실
5 : 목부 6 : 연료분사노즐
7 : 점화플러그 8 : 가변예연소실
9 : 피스톤 10 : 솔레노이드기구
11 : 플런저 12 : 전자석
13 : 리턴스프링 14 : 전자제어장치
15 : 수온센서 16 : 회전수센서
17 : 액셀위치센서 18 : 대기압센서
이하 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 간접 분사 방식 디젤 엔진의 예연소실 가변장치를 나타내는 도면이며, 도 2는 본 발명의 제어 로직을 나타내는 블록도이다.
도면에 있어서 부호 1,2,3은 각각 실린더헤드, 실린더블록 및 피스톤이다.
실린더헤드(1)의 일측에는 예연소실(4)이 형성되고, 예연소실(4)은 압축 및 연소가스의 스월을 유도하도록 경사지게 형성된 목부(5)를 통하여 실린더내로 연통하도록 구성되어 있다.
예연소실(4)의 상부에는 연료분사노즐(6)과 점화플러그(7)가 장착되고, 또 예연소실(4)의 일측으로 예연소실(4)과 연통하는 가변예연소실(8)이 설치되어 있다.
이 가변예연소실(8)의 내용적(V)은 피스톤(9)의 이동에 의해 가변되며, 그 가변작동은 솔레노이드기구(10)에 의하여 달성된다. 상기 피스톤(9)은 솔레노이드기구(10)의 플런저(11) 선단에 일체로 형성되고, 플런저(11)는 전자석(12)의 여자에 따라 흡인되거나 또는 전자석(12)의 자력이 소거되면 리턴스프링(13)의 복원력에 의해 원위치로 복귀하게된다.
이 솔레노이드기구(10)는 전자제어장치(14)의 제어에 따라 온ㆍ오프 조작되며, 전자제어장치(14)는 수온센서(15), 회전수센서(16), 액셀위치센서(17) 및 대기압센서(18)로 부터의 검출정보에 기초하여 솔레노이드기구(10)의 제어를 행한다.
이상과 같은 본 발명의 작동과정을 도 2를 참조하여 설명한다.
수온센서(15)로부터 검출된 냉각수의 온도가 정상보다 낮은 냉간시동 상태일 때에는 이 정보를 받아 전자제어장치(14)는 솔레노이드기구(10)에 전원을 공급하여 온 작동시킨다.
솔레노이드기구(10)에 전원이 공급되면 전자석(12)이 여자되고, 이에따라 플런저(11)가 전진하게 되며, 플런저(11)가 전진하면 그와 일체로 된 피스톤(9)이 가변예연소실(8)을 압축하는 방향으로 이동하여 그의 내용적(V)을 감소시킨다.
가변예연소실(8)의 내용적(V)이 최소화되면 압축행정시 압축비의 상승을 가져오게 되며, 동시에 연료/공기 혼합비을 높이게 되므로써 완전 연소를 유도하여 초기에 과다 발생하는 디젤엔진의 매연 발생을 저감하게 된다.
가변예연소실(8)의 내용적을 감소시키는 또 다른 운전 조건으로는 회전수센서(16)로부터 검출된 엔진 회전수가 저속이나 아이들 구동 상태일 때, 액셀 위치 센서(17)로부터 검출된 가속 정보가 낮은 수준의 가속일때, 그리고 대기압센서(18)로부터 검출된 대기압이 낮을 때 등이며, 이로써 저온시동 효과와 고지 보상 효과를 얻을 수 있다.
그러나 수온센서(15)로부터 검출된 냉각수온이 높을 때, 회전수센서(16)로부터 검출된 엔진운전 조건이 고속일때 액셀위치센서(17)로부터 가속중임을 검출했을 때 및 대기압센서(18)로부터 검출된 대기압이 높을 때에는 전자제어장치(14)는 솔레노이드기구(10)에의 전원 공급을 차단하도록 제어하게 되며, 이에따라 리턴스프링(13)의 탄발력에 의해 피스톤(9)이 후퇴 복귀하여 가변예연소실(8)의 내용적(V)이 증가된다.
가변예연소실(8)의 내용적이 증가하면 압축비와 연료/공기 비율이 낮아지며, 열대지 보상 효과와 더불어 연비 향상 효과가 있게 된다.
이상과 같은 본 발명은 디젤 엔진의 예연소실에 내용적이 엔진의 운전 조건에 따라 가변되는 가변예연소실을 연통하도록 마련하고, 수온센서와 회전수센서, 액셀위치센서 및 대기압 센서로부터 검출되는 정보에 의해 전자제어장치가 가변예연소실의 내용적을 변화시키도록 솔레노이드기구를 제어하므로써, 엔진의 아이들구동이나 냉간시동 및 대기압이 낮은 고지 운전등에서는 가변예연소실의 내용적을 축소시켜 압축비 및 연료/공기 혼합비를 높여 디젤엔진의 매연 발생을 저감하게 되며, 엔진의 고속 운전시등에는 가변예연소실의 내용적을 확장시키므로써 압축비 및 연료/공기 혼합비를 낮추어 연비를 저감하게 되는 효과가 있다.
Claims (3)
- 실린더 헤드에 설치되는 예연소실과, 그 예연소실내에 연료를 분사하는 분사노즐을 포함하는 간접 분사 방식의 디젤 엔진에 있어서,상기 예연소실과는 별도로 그 예연소실에 연통하게 설치되는 가변예연소실 과;그 가변예연소실의 체적을 변화시키도록 작동하는 솔레노이드 기구와;엔진의 운전 조건에 따라 상기 솔레노이드 기구에 전원 공급을 개폐하여 상기 가변예연소실의 체적을 축소 또는 확대하도록 제어하는 전자제어장치(ECU)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 간접 분사 방식 디젤엔진의 예연소실 가변화 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 예연소실의 내용적은 왕복 작동하는 피스톤에 의하여 가변되며, 그 피스톤은 솔레노이드 기구의 플런저 선단에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 간접 분사 방식 디젤엔진의 예연소실 가변화 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 전자제어장치는 수온센서로부터 검출된 냉각수온에 의해 엔진이 냉간시동 상태일 때, 회전수센서에 의해 검출된 엔진 회전수가 낮은 아이들 및 저속 운전상태일 때, 액셀위치센서로부터 저속 운전 신호가 검출되었을때 및 대기압센서로부터 낮은 기압이 검출되었을 때에는 상기 가변예연소실의 내용적이 감소되도록 상기 솔레노이드 기구를 구동제어하며, 그 반대의 운전 정보가 검출되었을 때에는 솔레노이드 기구를 오프하여 가변 예연소실의 내용적을 확장시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 간접 분사 방식 디젤엔진의 예연소실 가변화 장치.
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